КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ БИТУМА С СВЧ-ИЗЛУЧАТЕЛЕМ

Название	КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ БИТУМА С СВЧ-ИЗЛУЧАТЕЛЕМ
Разработчик (Авторы)	Секачёв Андрей Фёдорович, Сеченова Анастасия Валерьевна, Шалай Виктор Владимирович, Осипов Алексей Романович
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	203589
Дата регистрации	13.04.2021
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ)
Область применения (класс МПК)	B65D 88/74 (2006.01)

Описание изобретения

Предлагаемая полезная модель предназначена для транспортировки и нагрева битума и может быть использована при погрузочно-разгрузочных работах, строительстве и в промышленности.

Известен патент РФ 2103211 С1 (МПК B65D 88/74, опубликованный 27.011998), в котором осуществляется разогрев нефтепродуктов электромагнитным полем высокой частоты. Нагрев продуктов производят направленным излучением СВЧ, причём излучатель выполнен в виде направленной антенны, установленной в горловине емкости наклонно к поверхности продукта. Недостатком данного устройства является неравномерное тепловое поле, а именно, при разогреве текучим становится верхний слой разогреваемого продукта, в то время как в месте слива продукт сохраняет твёрдую фазу или ввиду недостаточного прогрева остается вязким, что препятствует его сливу.

Существует способ разогрева загустевших и застывших вязких нефтепродуктов (патент РФ 2172286 C1, МПК B65D 88/74, опубликованный 20.08.2000), в котором СВЧ-модуль и жестко связанная с ним передающая линия перемещаются в пространстве с помощью манипулятора, однако для реализации процесса необходимы специальные технологические помещения и конструкции.

Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа, является патент RU 75643 U1 (МПК В65Д 88/74, опубликованный 20.08.2008) на специальный контейнер для транспортировки и нагрева битумов. Контейнер сделан электрообогреваемым, с возможностью присоединения к электросети, как во время транспортировки, так и на месте применения битума. Контейнер выполнен в виде емкости в форме параллелепипеда, содержащий крышку, днище, боковые стенки, приспособления, необходимые для его эксплуатации, плоский резистивный нагреватель, расположенный на внутренних поверхностях днища и (или) боковых стенок. Электронагреватель присоединен к электроразъему, расположенному в одной из стенок контейнера. Недостатком этого способа является длительный процесс разогрева битума, обусловленный резистивным способом нагрева и, как следствие, распространение энергии только за счет теплопроводности.

Задача заявляемой полезной модели заключается в создании контейнера для транспортировки и нагрева битумов, обладающего улучшенными эксплуатационными свойствами.

Поставленная задача решается тем, что контейнер для транспортировки и нагрева битума выполнен в виде емкости содержащей крышку, днище, стенку, ручки для погрузки, устройство разогрева, согласно заявляемому техническому решению устройство разогрева расположено в центре контейнера, выполнено в виде биконического рупорного излучателя СВЧ-электромагнитных волн и связанно коаксиальным кабелем с СВЧ-разъёмом, излучатель закреплен на крышке, выполненной из металла, которая совместно со стенкой и днищем обеспечивает экранирование электромагнитной волны.

Технический результат полезной модели заключается в расширении сферы применения, так как устройство применимо практически на любой промышленной площадке и в сокращении времени выгрузки за счёт того, что подготовка к ней происходит в процессе транспортировки при наличии у транспортного средства собственного источника СВЧ-электроэнергии, а осуществляемый объёмный теплообмен сокращает время разогрева и исключает локальный перегрев.

Контейнер для транспортировки и нагрева битума представляет собой устройство, состоящее из емкости 1, выполненной в форме цилиндра и содержащую крышку 2, стенку емкости 3, ручки для погрузки 4, биконический рупорный излучатель СВЧ-электромагнитных волн 5, связанный коаксиальным кабелем 6 с СВЧ-разъёмом 7, коническое днище 8, горловина 9 и сливное отверстие 10.

Контейнер при помощи коаксиального кабеля подключается к генератору СВЧ. Генератор СВЧ подключается к сети 220 В.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

На фиг.1 изображена 3D-модель общего вида устройства в разрезе.

На фиг. 2 представлена блок-схема подключения устройства.

Технология эксплуатации контейнера следующая. В месте погрузки в контейнер заливается горячий битум. Заливная горловина 9 закрывается, контейнер транспортируется до места разгрузки, подключается генератору СВЧ-энергии, после разогрева содержимое контейнера сливается через отверстие 10.

Контейнер с битумом может транспортироваться практически любым видом транспорта - автомобильным, железнодорожным или водным. Процесс нагрева битума может происходить как во время транспортировки, так и на месте разгрузки. Необходимое условие – наличие источника СВЧ-излучения. Волна СВЧ-излучения, распространяясь внутри ёмкости, многократно проходит через нефтепродукт, переотражаясь от стенок ёмкости, продукт нагревается в результате диэлектрического нагрева.

Также преимущество данного устройства в том, что оно не требует специальных пунктов-построек и является автономным при наличии источника СВЧ-энергии. Объем контейнера позволяет разогреть битум за минимальный срок и с минимальными затратами электроэнергии. Форма контейнера удобна тем, что благодаря коническому днищу разогретый нефтепродукт извлекается из тары практически в полном объеме, то есть с минимальными потерями.

Из патента РФ 2103211 известны следующие электрофизические параметры нефтяных сред:, , где – диэлектрическая проницаемость, - тангенс угла диэлектрических потерь нагреваемого продукта. Для СВЧ-волны с частотой и с вышеуказанными значениями коэффициент затухания волны определяется, как и составляет.

Радиус контейнера выбран так, чтобы распространение потока электромагнитной волны обеспечивало равномерную плотность поглощаемой мощности. Из источника [СВЧ-энергетика: Теория и практика / А.Н. Диденко; Отв. ред. Я.Б. Данилевич. – М.: Наука, 2003. – 446 с.; 91 c.] известно, что значительное выравнивание плотности поглощаемой мощности реализуется при условии двукратного затухания проходящей мощности по радиусу . Таким образом, для нефтяной среды с характеристиками , условие равномерности имеет следующий вид и выполняется при радиусе контейнера .

Для обеспечения равномерности теплового поля высота контейнера принимается равной диаметру. Таким образом, объем контейнера составляет

Плотность поглощаемой мощности определяется по формуле [СВЧ-энергетика: Теория и практика / А.Н. Диденко; Отв. ред. Я.Б. Данилевич. – М.: Наука, 2003. – 446 с.; 91 c.]

.

Неравномерность плотности поглощаемой мощности определяется с использованием выражения как отношение

.

При заданных параметрах контейнера неравномерность по выражению составляет 20%.

Предлагаемое устройство реализует процесс объёмного тепловыделения, что позволяет исключить возможность локального перегрева среды.

Расположенный в центре биконический рупорный излучатель СВЧ-электромагнитных волн имеет круговую диаграмму направленности, что создает электромагнитное поле, охватывающее весь внутренний объем контейнера.

Возможны различные технологические последовательности транспортировки и нагрева битума при использовании данного контейнера:

Первая технологическая последовательность. В процессе транспортировки возможен режим поддержания жидкотекучего состояния, которое достигается при наличии источника СВЧ-энергии, причём мощность, необходимая для поддержания такого состояния, меньше той, что нужна для первоначального нагрева битума в твердом состоянии.

Вторая технологическая последовательность. Если во время транспортировки или хранения битум возвращается в своё первоначальное состояние (затвердевает), его можно снова нагреть до прибытия на место разгрузки при наличии на транспортном средстве источника СВЧ-энергии, что сократит время разгрузочных работ.

Третья технологическая последовательность. Можно транспортировать битум в твердом состоянии до места применения и производить его разогрев непосредственно перед использованием или же сливом в другие ёмкости.

Формула полезной модели

Контейнер для транспортировки и нагрева битума выполнен в виде емкости, содержащий крышку, днище, стенку, ручки для погрузки, устройство разогрева, отличающийся тем, что устройство разогрева расположено в центре контейнера, выполнено в виде биконического рупорного излучателя СВЧ-электромагнитных волн и связанно коаксиальным кабелем с СВЧ-разъёмом, излучатель закреплен на крышке, выполненной из металла, которая совместно со стенкой и днищем обеспечивает экранирование электромагнитной волны.

Изобретение "КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ БИТУМА С СВЧ-ИЗЛУЧАТЕЛЕМ" (Секачёв Андрей Фёдорович, Сеченова Анастасия Валерьевна, Шалай Виктор Владимирович, Осипов Алексей Романович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога